JP4861396B2

JP4861396B2 - Conversion system with balanced cell current

Info

Publication number: JP4861396B2
Application number: JP2008330835A
Authority: JP
Inventors: グオシン・リ; キシャオフ・タン
Original assignee: オーツーマイクロ，インコーポレーテッド
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: CN101499671B; CN101499671A; TW200937803A; EP2086086A2; JP2009187937A; US20090195213A1; EP2086086A3; US7965061B2; TWI369833B

Description

関連出願
本願は、２００８年２月１日に提出された米国仮出願第６１／０６３，２０５号に対する優先権を主張し、それは参照によりその全体においてここに組み込まれるものとする。 RELATED APPLICATION This application claims priority to US Provisional Application No. 61 / 063,205, filed February 1, 2008, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

技術分野
本発明は、変換システムに関し、特に、バランスされた（balanced）セル電流を有する変換システムに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a conversion system, and more particularly, to a conversion system having a balanced cell current.

幾つかの従来の電圧比較回路は、電圧トリミングを必要とする。例えば、第１の端子における電圧がＶ_１であるならば、第２の端子における電圧はＶ_２であり、第１の端子及び第２の端子間の電圧Ｖ_１２は、Ｖ_１２＝Ｖ_１−Ｖ_２によって与えられ得る。電圧Ｖ_１２を１つまたは２つ以上の基準電圧と比較して過電圧または不足電圧のようなセル状態をチェックするために、基準電圧は、Ｖ２（またはＶ１）に等しい基準レベルに関していることが必要であり得る。おまけに、基準レベルは、異なった要件に従って調節されることが必要であり得、このことは、多くの基準電圧トリミング・プロセスを必要とし得る。直列における多数の（multiples）セルのための幾つかの従来のバッテリ保護制御器においては、セル電圧のすべては、１つまたは２つ以上のトリミングされた(trimmed)基準電圧と比較されることが必要であり得る。このようなバッテリ保護制御器は、多くのトリミング・プロセスを必要とし得、このことは、価格を高め得る。従って、接地に対してセル電圧をシフトさせるために、かつ次に、セル電圧を１つまたは２つ以上の所定の接地ベースの基準電圧と比較するために、電圧変換回路が用いられ得る。 Some conventional voltage comparison circuits require voltage trimming. For example, if the voltage at the first terminal is _{V 1,} the voltage at the second terminal is _{V 2,} the voltage _{V 12} between the first terminal and a second _terminal, V 12 = _{V 1} - It can be given by V _2. To the voltage V ₁₂ as compared to one or more reference voltages to check the cell state such as overvoltage or undervoltage, the reference voltage must be concerns a reference level equal to V2 (or V1) It can be. In addition, the reference level may need to be adjusted according to different requirements, which may require a number of reference voltage trimming processes. In some conventional battery protection controllers for multiples cells in series, all of the cell voltages can be compared to one or more trimmed reference voltages. May be necessary. Such a battery protection controller may require many trimming processes, which can increase the price. Thus, a voltage conversion circuit can be used to shift the cell voltage relative to ground and then to compare the cell voltage to one or more predetermined ground-based reference voltages.

図１は、従来の電圧対電圧変換回路１００のブロック図を示す。図１に示されるように、変換回路１００は、それぞれ複数のセル電圧Ｖ_{１０２＿１}、Ｖ_{１０２＿２}、Ｖ_{１０２＿３}及びＶ_{１０２＿４}を有する複数のセル１０２＿１−１０２＿４と、セル１０２＿１−１０２＿４に結合された複数のスイッチ１０４＿１−１０４＿４と、セル１０２＿１−１０２＿４に結合された複数のスイッチ１０６＿１−１０６＿４と、スイッチ１０４＿１−１０４＿４及びスイッチ１０６＿１−１０６＿４間に結合された電圧レベル・シフタ１４０とを含む。電圧レベル・シフタ(shifter)１４０は、複数のスイッチ１０４＿１−１０４＿４の各スイッチ及び複数のスイッチ１０６＿１−１０６＿４の各スイッチを順次にターン・オンすることにより、各セル１０２＿１−１０２＿４のセル電圧Ｖ_{１０２＿１}、Ｖ_{１０２＿２}、Ｖ_{１０２＿３}及びＶ_{１０２＿４}を表す電圧１３０を出力することができる。例えば、スイッチ１０４＿４及び１０６＿４がターン・オンされるとき、電圧レベル・シフタ１４０は、演算増幅器１２０及び抵抗１１２、１１４、１１６及び１１８の適用により、セル１０２＿４のセル電圧に比例している電圧１３０を出力し得る。 FIG. 1 shows a block diagram of a conventional voltage-to-voltage conversion circuit 100. As shown in FIG. 1, the conversion circuit 100, a plurality of cell voltages _V _{102_1,} V _{102_2,} and a plurality of cells 102_1-102_4 having a _{V 102_3} and _{V 102_4,} a plurality of switches coupled to the cell 102_1-102_4 104_1-104_4, a plurality of switches 106_1-106_4 coupled to the cells 102_1-102_4, and a voltage level shifter 140 coupled between the switches 104_1-104_4 and the switches 106_1-106_4. The voltage level shifter 140 turns on each switch of the plurality of switches 104_1-104_4 and each switch of the plurality of switches 106_1-106_4, thereby sequentially turning on the cell voltages V _{102_1} of the cells _{102_1-102_4} , A voltage 130 representing V _{102_2} , V _{102_3} and V _{102_4} can be output. For example, when the switches 104_4 and 106_4 are turned on, the voltage level shifter 140 causes the voltage 130 to be proportional to the cell voltage of the cell 102_4 due to the application of the operational amplifier 120 and the resistors 112, 114, 116 and 118. Can be output.

スイッチ１０４＿４及び１０６＿４がオンであるとき、ｌ_{１０２＿３}がセル１０２＿１−１０２＿３を通って流れる電流であり、ｌ_{１０６＿４}がスイッチ１０６＿４を通って流れる電流であるならば、セル１０２＿４を通って流れる電流ｌ_{１０２＿４}は、
ｌ_{１０２＿４}＝ｌ_{１０２＿３}−ｌ_{１０６＿４}
によって与えられ得る。結果として、セル１０２＿４を通って流れる電流ｌ_{１０２＿４}は、セル１０２＿１−１０２＿３を通って流れる電流ｌ_{１０２＿３}とアンバランスにされる。同様に、セル１０２＿１−１０２＿３のセル電圧をサンプリングするとき、セル１０２＿１−１０２＿４を通って流れる電流もアンバランスされる。 When switches 104_4 and 106_4 are on, l _{102_3} is the current flowing through cell 102_1-102_3, and if l _{106_4} is the current flowing through switch 106_4, the current l _{102_4} flowing through cell _{102_4} is ,
l ₁₀₂ — ₄ = l ₁₀₂ — ₃ −l _{106 — 4}
Can be given by. As a result, current l _{102_4} flowing through cell 102_4 is unbalanced with current l _{102_3} flowing through cells 102_1-102_3. Similarly, when sampling the cell voltage of the cells 102_1-102_3, the current flowing through the cells 102_1-102_4 is also unbalanced.

さらに、従来の回路１００は、セル１０２＿１−１０２＿４の各セルのセル電圧を順次にサンプリングすることだけができ、このことは、多くの応用において、すべてのセル電圧を同時にサンプリングするという要件を叶え得ない。 Furthermore, the conventional circuit 100 can only sample the cell voltage of each of the cells 102_1-102_4 sequentially, which may fulfill the requirement of sampling all cell voltages simultaneously in many applications. Absent.

図２は、従来の電圧対電流変換回路２００のブロック図を示す。図２に示されるように、変換回路２００は、複数のセル２０２＿１−２０２＿４と、複数のセル２０２＿１−２０２＿４にそれぞれ並列に結合された複数の電圧対電流変換器２１２＿１−２１２＿４とを含む。図２に示されるように、変換器２１２＿２−２１２＿４の各々は、対応の演算増幅器（２０４＿２、２０４＿３、または２０４＿４）と、対応のＰＭＯＳＦＥＴ（２０６＿２、２０６＿３、または２０６＿４）と、対応の抵抗（２０８＿２、２０８＿３、または２０８＿４）とをそれぞれ含む。変換器２１２＿１は、抵抗２０８＿１を含む。変換器２１２＿１−２１２＿４は、セル２０２＿１−２０２＿４のセル電圧をそれぞれ電流Ｉ_{２０８＿１}、Ｉ_{２０８＿２}、Ｉ_{２０８＿３}、及びＩ_{２０８＿４}に変換する。例えば、抵抗２０８＿ｉを通して流れる電流Ｉ_{２０８＿ｉ}は、
Ｉ_{２０８＿ｉ}＝Ｖ_{２０２＿ｉ}／Ｒ_{２０８＿ｉ}
によって与えられ、ここに、Ｖ_{２０２＿ｉ}は、セル２０２＿ｉのセル電圧であり、Ｒ_{２０８＿ｉ}は、抵抗２０８＿ｉの抵抗である（ｉ＝１、２、３、４）。 FIG. 2 shows a block diagram of a conventional voltage-to-current conversion circuit 200. As shown in FIG. 2, the conversion circuit 200 includes a plurality of cells 202_1-202_4 and a plurality of voltage-to-current converters 212_1-212_4 respectively coupled in parallel to the plurality of cells 202_1-202_4. As shown in FIG. 2, each of the converters 212_2-212_4 includes a corresponding operational amplifier (204_2, 204_3, or 204_4), a corresponding PMOSFET (206_2, 206_3, or 206_4), and a corresponding resistor (208_2, 208_3 or 208_4). The converter 212_1 includes a resistor 208_1. Converters 212_1-212_4 convert the cell voltages of the cells 202_1-202_4 to currents I _{208_1} , I _{208_2} , I _{208_3} , and I _{208_4} , respectively. For example, the current I _{208 —} i flowing through the resistor 208 — _i is
I ₂₀₈ — _i = V ₂₀₂ — _i / R _{208 — i}
Where V _{202 — i} is the cell voltage of cell 202 — i and R _{208 —} i is the resistance of resistor 208 — i (i = 1, 2, 3, 4).

図２に示されるように、Ｉ_{２０４＿２}、Ｉ_{２０４＿３}、及びＩ_{２０４＿４}は、それぞれ演算増幅器２０４＿２−２０４＿４の動作電流であり、Ｉ_{２０８＿１}、Ｉ_{２０８＿２}、Ｉ_{２０８＿３}、及びＩ_{２０８＿４}は、それぞれ抵抗２０８＿１−２０８＿４を通して流れる電流である。もし、電圧Ｖ_{２０２＿１}、Ｖ_{２０２＿２}、Ｖ_{２０２＿３}、及びＶ_{２０２＿４}が同じ電圧Ｖ_２０２に等しく、かつ抵抗Ｒ_{２０８＿１}、Ｒ_{２０８＿２}、Ｒ_{２０８＿３}、及びＲ_{２０８＿４}が同じ抵抗Ｒ_２０８を有するならば、次に、電流Ｉ_{２０８＿１}、Ｉ_{２０８＿２}、Ｉ_{２０８＿３}、及びＩ_{２０８＿４}は、同じ電流Ｉ_２０８（Ｉ_２０８＝Ｖ_２０２／Ｒ_２０８）に等しい。さらに、電流Ｉ_{２０４＿２}、Ｉ_{２０４＿３}、及びＩ_{２０４＿４}は、同じ電流Ｉ_２０４に等しいことができる。このようなものとして、セル２０２＿１−２０２＿４を通してそれぞれ流れる電流Ｉ_{２０２＿１}、Ｉ_{２０２＿２}、Ｉ_{２０２＿３}、及びＩ_{２０２＿４}は、

によって与えられ得る。結果として、セル２０２＿１−２０２＿４を通してそれぞれ流れる電流Ｉ_{２０２＿１}、Ｉ_{２０２＿２}、Ｉ_{２０２＿３}、及びＩ_{２０２＿４}は、互いにバランスされない。 As shown in FIG. 2, _{I204_2} , _{I204_3} , and _{I204_4} are the operating currents of the operational amplifiers 204_2-204_4, respectively, and _{I208_1} , _{I208_2} , _{I208_3} , and _{I208_4} are resistors 208_1-208_4, respectively. Current flowing through. If the voltages V _{202_1} , V _{202_2} , V _{202_3} , and V _{202_4} are equal to the same voltage V ₂₀₂ and the resistors R _{208_1} , R _{208_2} , R _{208_3} , and R _{208_4} have the same resistor R ₂₀₈ , then The currents I _{208_1} , I _{208_2} , I _{208_3} , and I _{208_4} are _equal to the same current I ₂₀₈ (I ₂₀₈ = V ₂₀₂ / R ₂₀₈ ). Furthermore, the current _{_I 204_2,} _I _{204_3,} and _{I 204_4} can be equal to the same current _{I 204.} As such, the currents I _{202_1} , I _{202_2} , I _{202_3} , and I _{202_4} flowing through the cells 202_1-202_4, respectively,

Can be given by. As a result, the currents I _{202_1} , I _{202_2} , I _{202_3} , and I _{202_4} flowing through the cells 202_1-202_4, respectively, are not balanced with each other.

一実施形態においては、変換システムは、複数のセルに結合されて、それぞれセルのセル電圧を示す複数のサンプリング信号を発生する変換回路を含む。各サンプリング信号は、同じ基準レベルに関している。さらに、変換システムは、一実施形態においては、セルを通してそれぞれ流れる電流をバランスさせるために変換回路を介して複数のセルの少なくとも１つのセルを通して流れる補償電流を発生するために、変換回路に結合された補償回路を含む。 In one embodiment, the conversion system includes a conversion circuit coupled to the plurality of cells and generating a plurality of sampling signals each indicative of the cell voltage of the cell. Each sampling signal is relative to the same reference level. Further, the conversion system, in one embodiment, is coupled to the conversion circuit to generate a compensation current that flows through at least one cell of the plurality of cells via the conversion circuit to balance the current flowing through the cells. Compensation circuit.

本明細書に組み込まれて本明細書の部分を形成する添付図面は本発明の実施形態を示し、かつ本明細書と共に本発明の原理を説明するよう働く。 The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

さて、本発明の実施形態を詳細に参照する。本発明を、これらの実施形態と共に説明するけれども、それらは、本発明をこれらの実施形態に制限するよう意図するものではないことを理解されたい。反対に、本発明は、特許請求の範囲によって限定される本発明の精神並びに範囲内に含まれ得る代替物、変更物及び等価物を包摂するよう意図されている。 Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention. While the invention will be described in conjunction with these embodiments, it will be understood that they are not intended to limit the invention to these embodiments. On the contrary, the invention is intended to cover alternatives, modifications and equivalents, which may be included within the spirit and scope of the invention as defined by the claims.

さらに、本発明の以下の詳細な説明においては、本発明の全体的理解を提供するよう、多くの特定の詳細が述べられる。しかしながら、本発明は、これらの特定の詳細が無くても実効され得るということが当業者には認識されるであろう。他の場合においては、良く知られた方法、手順、構成要素、及び回路は、本発明の態様を不必要に分かり難くしないように詳細には説明しなかった。 Furthermore, in the following detailed description of the present invention, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, those skilled in the art will recognize that the invention may be practiced without these specific details. In other instances, well-known methods, procedures, components, and circuits have not been described in detail so as not to unnecessarily obscure aspects of the present invention.

一実施形態においては、本発明は、多数のセルのセル電圧を同時にサンプリングするために用いられる変換システムを提供する。セルを通してそれぞれ流れる電流は、セル電圧がサンプリングされているときに互いにバランスされ得る。一層詳細には、複数の変換器（例えば、電圧対電流変換器、電圧対電圧変換器、電圧対周波数変換器、電圧対温度変換器）が、複数のセルにそれぞれ並列に結合され得、それにより、複数の変換器は、複数のセルのセル電圧を、それぞれ複数のサンプリング信号（例えば、サンプリング電圧、サンプリング電流、サンプリング周波数、サンプリング温度）に同時に変換することができる。一実施形態においては、複数のサンプリング信号は、それぞれ複数のセルのセル電圧を示すことができる。さらに、補償回路が、複数のセルを通してそれぞれ流れる電流をバランスさせるために変換システムにおいて履行され得る。 In one embodiment, the present invention provides a conversion system that is used to sample cell voltages of multiple cells simultaneously. The currents flowing through the cells can be balanced with each other when the cell voltage is being sampled. More specifically, a plurality of converters (eg, voltage-to-current converters, voltage-to-voltage converters, voltage-to-frequency converters, voltage-to-temperature converters) can each be coupled in parallel to a plurality of cells, Accordingly, the plurality of converters can simultaneously convert the cell voltages of the plurality of cells into a plurality of sampling signals (for example, sampling voltage, sampling current, sampling frequency, sampling temperature), respectively. In one embodiment, the plurality of sampling signals can each indicate a cell voltage of a plurality of cells. In addition, a compensation circuit can be implemented in the conversion system to balance the current flowing through each of the plurality of cells.

図３Ａは、本発明の一実施形態による変換システム３００の例示的なブロック図を示す。変換システム３００は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４の複数のセル電圧をそれぞれ示す複数のサンプリング信号３２２＿１−３２２＿４を発生するために複数のセル３０２＿１−３０２＿４に結合される変換回路３２０を含み得る。一実施形態においては、各サンプリング信号３２２＿１−３２２＿４のレベルは、同じ基準レベルＶｒｅｆに対している。図３Ａの例においては、４つのセル３０２＿１−３０２＿４が示されている。しかしながら、任意の数のセルが変換システム３００内に含まれ得る。 FIG. 3A shows an exemplary block diagram of a conversion system 300 according to one embodiment of the invention. The conversion system 300 may include a conversion circuit 320 coupled to the plurality of cells 302_1-302_4 to generate a plurality of sampling signals 322_1-322_4 that respectively indicate the plurality of cell voltages of the plurality of cells 302_1-302_4. In one embodiment, the level of each sampling signal 322_1-322_4 is relative to the same reference level Vref. In the example of FIG. 3A, four cells 302_1-302_4 are shown. However, any number of cells can be included in the conversion system 300.

図３Ａに示されるように、変換回路３２０は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４に並列にそれぞれ結合される複数の変換器３２０＿１−３２０＿４を含み得る。各変換器３２０＿１−３２０＿４は、複数のサンプリング信号３２２＿１−３２２＿４の対応のサンプリング信号を発生することができる。 As shown in FIG. 3A, the conversion circuit 320 may include a plurality of converters 320_1-320_4 that are respectively coupled in parallel to the plurality of cells 302_1-302_4. Each converter 320_1-320_4 can generate a sampling signal corresponding to the plurality of sampling signals 322_1-322_4.

一実施形態においては、複数のサンプリング信号３２２＿１−３２２＿４は、複数のサンプリング電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}であり得る。一層詳細には、一実施形態においては、各変換器３２０＿１−３２０＿４は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４の対応のセルのセル電圧を、電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}に変換することができる。変換器３２０＿１−３２０＿４によって発生される複数の電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}は、それぞれ、複数のセル３０２＿１−３０２＿４のセル電圧を示すことができる（に比例していることができる）。もう１つの実施形態においては、複数のサンプリング信号３２２＿１−３２２＿４は、複数のサンプリング電圧であることができる。例えば、変換された電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}の各々は、一実施形態においては、対応の抵抗（図３Ａには示されない）によって対応の電圧に変換され得る。 In one embodiment, the plurality of sampling signals 322_1-322_4 may be a plurality of sampling currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} . More specifically, in one embodiment, each converter 320_1-320_4 converts the cell voltage of the corresponding cell of the plurality of cells 302_1-302_4 into currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} . be able to. The plurality of currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} generated by the converters 320_1-320_4 can each indicate (or be proportional to) the cell voltages of the plurality of cells 302_1-302_4. it can). In another embodiment, the plurality of sampling signals 322_1-322_4 can be a plurality of sampling voltages. For example, each of the converted currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} may be converted to a corresponding voltage in one embodiment by a corresponding resistor (not shown in FIG. 3A).

変換された電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}は、サンプリング回路／モニタ（図３Ａには示されない）によってサンプリングされ／モニタされ得る。このようなものとして、変換システム３００は、一実施形態においては、複数のセル３０２＿１−３０２＿４のセル電圧を同時にサンプリングする／モニタするために用いられ得る。 The converted currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} can be sampled / monitored by a sampling circuit / monitor (not shown in FIG. 3A). As such, conversion system 300 may be used to sample / monitor the cell voltages of multiple cells 302_1-302_4 simultaneously in one embodiment.

変換された電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}は、また、複数のセル３０２＿１−３０２＿４の望ましくないセル状態（例えば、過充電状態、過放電状態）を検出するために比較器（または競争式[a winner-take-all]ネットワーク）に供給され得る。一実施形態においては、変換された電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}は、また、対応の抵抗によって電圧に変換され得、そして電圧の各々は、次に、望ましくないセル状態（例えば、過充電(over-charging)状態、過放電(over-discharging)状態）を検出するために基準電圧と比較される。従って、変換システム３００は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４のためのバッテリ保護応用において用いられ得る。さらに、変換システム３００は、セル・バランシング・システムにおいて用いられ得る。 The converted currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} are also _comparators (eg, overcharged, overdischarged) to detect undesirable cell conditions (eg, overcharged, overdischarged). Or it can be fed into a competitive [a winner-take-all] network. In one embodiment, the converted currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} can also be converted to voltages by corresponding resistors, and each of the voltages is then undesired cell states ( For example, it is compared with a reference voltage to detect an over-charging state or an over-discharging state. Accordingly, the conversion system 300 can be used in battery protection applications for multiple cells 302_1-302_4. Further, the conversion system 300 can be used in a cell balancing system.

さらに、変換システム３００は、セル３０２＿１−３０２＿４を通してそれぞれ流れる複数の電流（Ｉ_{３０２＿１}、Ｉ_{３０２＿２}、Ｉ_{３０２＿３}、及びＩ_{３０２＿４}）をバランスさせるための変換回路３２０を介して複数のセル３０２＿１−３０２＿４の少なくとも１つのセルを通して流れる補償電流Ｉ_ＭＰ１を発生させるために変換回路３２０に結合される補償回路３３０を含み得る。一実施形態においては、補償電流Ｉ_ＭＰ１は、変換回路３２０を介して複数のセル３０２＿１−３０２＿４の少なくとも最上部のセル３０２＿４を通して流れ得る。本開示の一実施形態においては、最上部のセルは、バッテリ・パックの正の端子に最も近いセルである。長所的には、変換システム３００は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４のためのセル電圧を同時にサンプリングすることができ、そして複数のセル３０２＿１−３０２＿４を通して流れる電流は、バランスされることができる。 Furthermore, the conversion system 300 includes at least a plurality of cells 302_1-302_4 via a conversion circuit 320 for balancing a plurality of currents (I _{302_1} , I _{302_2} , I _{302_3} , and I _{302_4} ) that respectively flow through the cells 302_1-302_4. A compensation circuit 330 may be included that is coupled to the conversion circuit 320 to generate a compensation current _IMP1 that flows through one cell. In one embodiment, the compensation current _{I MP1} can flow through at least the top of the cell of the plurality of cells 302_1-302_4 302_4 via the conversion circuit 320. In one embodiment of the present disclosure, the top cell is the cell closest to the positive terminal of the battery pack. Advantageously, the conversion system 300 can sample cell voltages for multiple cells 302_1-302_4 simultaneously, and the current flowing through the multiple cells 302_1-302_4 can be balanced.

図３Ｂは、本発明の一実施形態による変換システム３００’の例示的な詳細回路図を示す。図３Ａにおけるのと同じ符号を付された要素は、同じ機能を有するものであり、ここでは繰返し説明しない。図３Ｂに示されるように、変換器３２０＿２−３２０＿４の各変換器は、対応のセル（３０２＿２、３０２＿３、または３０２＿４）に並列に結合された対応の演算増幅器（３０４＿２、３０４＿３、または３０４＿４）と、対応の演算増幅器（３０４＿２、３０４＿３、または３０４＿４）及び対応のセル（３０２＿２、３０２＿３、または３０２＿４）間に結合された対応の抵抗（３０８＿２、３０８＿３、または３０８＿４）と、対応の演算増幅器（３０４＿２、３０４＿３、または３０４＿４）及び対応の抵抗（３０８＿２、３０８＿３、または３０８＿４）間に結合された対応のスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ３０６＿２、３０６＿３、または３０６＿４）とを含み得る。一実施形態においては、変換器３２０＿１は、抵抗３０８＿１及び抵抗３１４を含む。 FIG. 3B shows an exemplary detailed circuit diagram of a conversion system 300 'according to one embodiment of the invention. Elements denoted by the same reference numerals as in FIG. 3A have the same functions, and will not be described repeatedly here. As shown in FIG. 3B, each converter of converters 320_2-320_4 has a corresponding operational amplifier (304_2, 304_3, or 304_4) coupled in parallel to a corresponding cell (302_2, 302_3, or 302_4); A corresponding operational amplifier (304_2, 304_3, or 304_4) and a corresponding resistor (308_2, 308_3, or 308_4) coupled between the corresponding cell (302_2, 302_3, or 302_4) and the corresponding operational amplifier (304_2, 304_3) , Or 304_4) and a corresponding switch (eg, MOSFET 306_2, 306_3, or 306_4) coupled between the corresponding resistor (308_2, 308_3, or 308_4). In one embodiment, converter 320_1 includes resistor 308_1 and resistor 314.

一実施形態においては、演算増幅器３０４＿４の正の端子における電圧は、演算増幅器３０４＿４の負の端子における電圧に等しく仕向けられるので、抵抗３０８＿４の電圧は、セル３０２＿４のセル電圧Ｖ_{３０２＿４}に等しい。抵抗３０８＿４の抵抗値がＲ_３０８であると仮定すると、次に、抵抗３０８＿４を通して流れるサンプリング電流Ｉ_{３２２＿４}は、
Ｉ_{３２２＿４}＝Ｖ_{３０２＿４}／Ｒ_３０８（１ａ）
である。同様に、抵抗３０８＿３及び３０８＿２は、同じ抵抗値Ｒ_３０８を有することができ、そして以下の式
Ｉ_{３２２＿３}＝Ｖ_{３０２＿３}／Ｒ_３０８、及び（１ｂ）
Ｉ_{３２２＿２}＝Ｖ_{３０２＿２}／Ｒ_３０８（１ｃ）
を得ることができ、ここに、Ｖ_{３０２＿３}は、セル３０２＿３のセル電圧であり、Ｖ_{３０２＿２}は、セル３０２＿２のセル電圧である。一実施形態においては、抵抗３０８＿１の抵抗値Ｒ_{３０８＿１}と抵抗３１４の抵抗値Ｒ_３１４との合計は、Ｒ_３０８に等しいことができ、それ故、
Ｉ_{３２２＿１}＝Ｖ_{３０２＿１}／Ｒ_３０８（１ｄ）
であり、ここに、Ｖ_{３０２＿１}は、セル３０２＿１のセル電圧である。このようなものとして、サンプリング電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}は、それぞれセル３０２＿１−３０２＿４のセル電圧Ｖ_{３０２＿１}、Ｖ_{３０２＿２}、Ｖ_{３０２＿３}、及びＶ_{３０２＿４}を示す（に比例している）ことができる。 In one embodiment, the voltage at the positive terminal of the operational amplifier 304_4 is directed equal to the voltage at the negative terminal of the operational amplifier 304_4, so the voltage at the resistor _{308_4} is equal to the cell voltage V _{302_4} of the cell _{302_4} . Assuming that the resistance value of the resistor 308_4 is R ₃₀₈ , the sampling current I _{322_4} flowing through the resistor _{308_4} is
I _{322_4} = V _{302_4} / R ₃₀₈ (1a)
It is. Similarly, the resistors 308_3 and 308_2 may have the same resistance value R ₃₀₈ , and the following formula I _{322_3} = V _{302_3} / R ₃₀₈ , and (1b)
I _{322_2} = V _{302_2} / R ₃₀₈ (1c)
Where V _{302 — 3} is the cell voltage of the cell 302 — 3 and V _{302 — 2} is the cell voltage of the cell 302 — 2. In one embodiment, the sum of the resistance value R _{308_1} of resistor _{308_1} and the resistance value R ₃₁₄ of resistor ₃₁₄ can be equal to R ₃₀₈ , and therefore
I _{322_1} = V _{302_1} / R ₃₀₈ (1d)
Where V _{302_1} is the cell voltage of the cell 302_1. As such, the sampling currents _{_{_{I 322_1, I 322_2, I 322_3}}} , and _{I 322_4,} the cell voltage _V 302_1 of each cell _{302_1-302_4,} V _{302_2,} is proportional to _{V 302_3,} and shows a _{V 302_4} ( )be able to.

一実施形態においては、各サンプリング電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}は、対応の抵抗（例えば、抵抗３１４と一緒に抵抗３８０＿１、抵抗３１５、３１６、または３１６）によって対応の電圧（Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、またはＶ_４）に変換され得る。従って、図３Ａに示される各サンプリング信号３２２＿１−３２２＿４は、また、対応のセル３０２＿１−３０２＿４の対応のセル電圧（Ｖ_{３０２＿１}、Ｖ_{３０２＿２}、Ｖ_{３０２＿３}、またはＶ_{３０２＿４}）に比例するサンプリング電圧（例えば、Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、またはＶ_４）でもあり得る。 In one embodiment, each sampling current I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} is associated with a corresponding _voltage (eg, resistor 380_1, resistor 315, 316, or 316 along with resistor 314). V ₁ , V ₂ , V ₃ , or V ₄ ). Accordingly, each sampling signal 322_1-322_4 shown in FIG. 3A is also a sampling voltage (eg, a voltage proportional to the corresponding cell voltage (V _{302_1} , V _{302_2} , V _{302_3} , or V _{302_4} ) of the corresponding cell 302_1-302_4. V ₁ , V ₂ , V ₃ , or V ₄ ).

一実施形態においては、各サンプリング電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、またはＶ_４は、同じ基準レベルＶｒｅｆに関している。従って、各サンプリング電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、またはＶ_４は、バッテリの保護／管理目的のために同じ基準レベルＶｒｅｆに関してもいる基準電圧と比較され得る。結果として、多数のトリミングされた基準及びトリミングのための価格が避けられ得る。一実施形態においては、基準レベルＶｒｅｆは、接地であることができ、それ故、基準電圧Ｖｒｅｆのための１つのトリミング・プロセスだけが用いられ得る。 In one embodiment, each sampling voltage V ₁ , V ₂ , V ₃ , or V ₄ is relative to the same reference level Vref. Thus, each sampling voltage V ₁ , V ₂ , V ₃ , or V ₄ can be compared to a reference voltage that is also with respect to the same reference level Vref for battery protection / management purposes. As a result, a large number of trimmed criteria and trimming costs can be avoided. In one embodiment, the reference level Vref can be ground and therefore only one trimming process for the reference voltage Vref can be used.

図３Ｂに示されるように、補償回路３３０は、少なくとも１つのサンプリング信号、例えば、サンプリング信号３２２＿１を受信しそして該受信されたサンプリング信号に従って基準電流Ｉ_ＭＰ０を発生するために変換回路３２０に結合された変換器３３８を含み得る。さらに、補償回路３３０は、基準電流Ｉ_ＭＰ０を受信しそして該基準電流Ｉ_ＭＰ０に従って補償電流Ｉ_ＭＰ１を発生するために変換器３３８に結合された電流源３４０（例えば、基準電流源、電流ミラー）を含み得る。一実施形態においては、図３Ｂに示されるように、ＭＯＳＦＥＴ３４２／３４４のゲートにおける電圧Ｖ_ＢＰは、演算増幅器３０４＿２−３０４＿４に対するバイアス電圧として使用され得る。 As shown in FIG. 3B, the compensation circuit 330, at least one sampling signal, e.g., coupled to the conversion circuit 320 to generate the reference current I _{MP 0} in accordance with the received sampling signal 322_1 and the received sampled signal Converter 338 may be included. Further, the compensation circuit 330 receives a reference current I _MP0 and a current source 340 (eg, a reference current source, current mirror) coupled to the converter 338 to generate the compensation current I _MP1 according to the reference current I _MP0. Can be included. In one embodiment, as shown in FIG. 3B, the voltage V _{BP at} the gate of MOSFET 342/344 can be used as a bias voltage for operational amplifiers 304_2-304_4.

一層詳細には、変換器３３８は、変換器３２０＿１に結合された演算増幅器３３２と、演算増幅器３３２及び変換器３２０＿１間に結合された抵抗３３４と、抵抗３３４及び演算増幅器３３２間に結合されたスイッチ３３６（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）とを含み得る。図３Ｂの例においては、演算増幅器３３２の正の端子における電圧は、演算増幅器３３２の負の端子における電圧と等しいように仕向けられ、それ故、以下の式

が得られ得、ここに、Ｒ_３３４は、抵抗３３４の抵抗値である。従って、電流Ｉ_ＭＰ０は、

によって与えられる。一実施形態においては、電流源３４０は、電流ミラーであり得る。このようなものとして、補償電流Ｉ_ＭＰ１は、

によって与えられる。 More specifically, converter 338 includes an operational amplifier 332 coupled to converter 320_1, a resistor 334 coupled between operational amplifier 332 and converter 320_1, and a switch coupled between resistor 334 and operational amplifier 332. 336 (eg, MOSFET). In the example of FIG. 3B, the voltage at the positive terminal of operational amplifier 332 is directed to be equal to the voltage at the negative terminal of operational amplifier 332, and thus

Where R ₃₃₄ is the resistance value of resistor 334. Therefore, the current I _MP0 is

Given by. In one embodiment, the current source 340 can be a current mirror. As such, the compensation current I _MP1 is

Given by.

一実施形態においては、Ｉ_{３０４＿２}、Ｉ_{３０４＿３}、及びＩ_{３０４＿４}は、それぞれ演算増幅器３０４＿２−３０４＿４の動作電流であり、Ｉ_３３２は、演算増幅器３３２の動作電流である。演算増幅器の動作電流は、一実施形態においては、演算増幅器の電源端子から演算増幅器の浮遊接地に流れる電流である。一実施形態においては、変換器３２０＿４は、上部セル３０２＿４に並列に結合された演算増幅器３０４＿４を含み得、そして演算増幅器３０４＿４の動作電流Ｉ_{３０４＿４}は、下部セル３０２＿２の正の端子に流れることができる。同様に、変換器３２０＿３は、上部セル３０２＿３に並列に結合された演算増幅器３０４＿３を含み得、そして演算増幅器３０４＿３の動作電流Ｉ_{３０４＿３}は、下部セル３０２＿１の正の端子に流れることができる。さらに、図３Ｂの例においては、補償電流Ｉ_ＭＰ１は、一実施形態においては、変換回路３２０を介して複数のセル３０２＿１−３０２＿４の上部セル３０２＿４を通して流れる。 In one embodiment, I _{304_2} , I _{304_3} , and I _{304_4} are the operational currents of operational amplifiers 304_2-304_4, respectively, and I ₃₃₂ is the operational current of operational amplifier 332. In one embodiment, the operational amplifier operating current is a current that flows from the power supply terminal of the operational amplifier to the floating ground of the operational amplifier. In one embodiment, the converter 320_4 can include an operational amplifier 304_4 coupled in parallel to the upper cell 302_4, and the operating current I _{304_4} of the operational amplifier 304_4 can flow to the positive terminal of the lower cell 302_2. . Similarly, the converter 320_3 can include an operational amplifier 304_3 coupled in parallel to the upper cell 302_3, and the operating current I _{304_3} of the operational amplifier 304_3 can flow to the positive terminal of the lower cell 302_1. Further, in the example of FIG. 3B, the compensation current _{I MP1,} in one embodiment, flows through the top cell 302_4 of the plurality of cells 302_1-302_4 via the conversion circuit 320.

従って、セル３０２＿１−３０２＿４を通してそれぞれ流れる電流は、

のように得られ得る。 Therefore, the currents flowing through the cells 302_1-302_4 are

Can be obtained as follows.

一実施形態においては、電流Ｉ_{３０４＿３}は、電流Ｉ_{３２２＿１}に等しいように設計され得、電流Ｉ_{３０４＿４}は、電流Ｉ_{３２２＿２}に等しいように設計され得る。式（４）によれば、Ｒ_３１４＝Ｒ_３３４であるとき、電流Ｉ_ＭＰ１は、電流Ｉ_{３２２＿１}に等しいことができる。一実施形態においては、セル電圧Ｖ_{３０２＿１}、Ｖ_{３０２＿２}、Ｖ_{３０２＿３}、及びＶ_{３０２＿４}が、同じ電圧Ｖ_３０２に等しいならば、サンプリング電流Ｉ_{３２２＿１}、Ｉ_{３２２＿２}、Ｉ_{３２２＿３}、及びＩ_{３２２＿４}は、同じ電流Ｉ_３２２（Ｉ_３２２＝Ｖ_３０２／Ｒ_３０８）に等しいことができる。式（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）、及び（５ｄ）によれば、

が得られ得る。結果として、セル３０２＿１−３０２＿４を通してそれぞれ流れる電流Ｉ_{３０２＿１}、Ｉ_{３０２＿２}、Ｉ_{３０２＿３}、及びＩ_{３０２＿４}は、互いにバランスされ得る。長所的には、補償電流Ｉ_ＭＰ１は、少なくとも１つのサンプリング信号（例えば、サンプリング電流Ｉ_{３２２＿１}）に比例することができる。動作電流Ｉ_{３０４＿４}は、セル３０２＿２のセル電圧Ｖ_{３０２＿２}に比例することができる。動作電流Ｉ_{３０４＿３}は、セル３０２＿１のセル電圧Ｖ_{３０２＿１}に比例することができる。一実施形態においては、動作電流Ｉ_{３０４＿２}は、電流Ｉ_３２２に等しいように設計され得るが、それに制限されるものではない。 In one embodiment, current _{I 304_3} can be designed to be equal to current _{I 322_1,} current _{I 304_4} can be designed to be equal to current _{I 322_2.} According to equation (4), when R ₃₁₄ = R ₃₃₄ , the current I _MP1 can be equal to the current I _{322_1} . In one embodiment, if the cell voltages V _{302_1} , V _{302_2} , V _{302_3} , and V _{302_4} are equal to the same voltage V ₃₀₂ , the sampling currents I _{322_1} , I _{322_2} , I _{322_3} , and I _{322_4} are _equal to the same current I ₃₂₂ (I ₃₂₂ = V ₃₀₂ / R ₃₀₈ ). According to equations (5a), (5b), (5c), and (5d)

Can be obtained. As a result, the currents I _{302_1} , I _{302_2} , I _{302_3} , and I _{302_4} flowing through the cells 302_1-302_4, respectively, can be balanced with each other. Advantageously, the compensation current I _MP1 can be proportional to at least one sampling signal (eg, sampling current I _{322_1} ). The operating current I _{304_4} can be proportional to the cell voltage V _{302_2} of the cell 302_2. The operating current I _{304_3} can be proportional to the cell voltage V _{302_1} of the cell 302_1. In one embodiment, the operating current I _{304_2} may be designed to be equal to the current I ₃₂₂ , but is not limited thereto.

図３Ｂの例においては、補償回路３３０は、上部のセル３０２＿４を通して流れる１つの補償電流Ｉ_ＭＰ１を発生することができる。しかしながら、セルの数及び異なった適用に依存して、複数の補償電流も、また、複数のセルを通してそれぞれ流れる電流をバランスさせるために補償回路３３０によって発生され得る。例えば、補償回路３３０は、一実施形態においては、上部の２つのセルを通して流れる補償電流を発生することができる。 In the example of FIG. 3B, the compensation circuit 330 can generate one compensation current _{I MP1} that flows through the top cell 302_4. However, depending on the number of cells and different applications, a plurality of compensation currents can also be generated by the compensation circuit 330 to balance the current flowing through each of the plurality of cells. For example, the compensation circuit 330, in one embodiment, can generate a compensation current that flows through the top two cells.

一実施形態においては、電流源３４０は、幅／長さ比Ｗ_１／Ｌ_１を有するＭＯＳＦＥＴ３４２と、幅／長さ比Ｗ_０／Ｌ_０を有するＭＯＳＦＥＴ３４４と、を含む基準電流源であることができる。基準電流源３４０は、Ｋ^＊Ｉ_ＭＰ０に等しい補償電流Ｉ_ＭＰ１（Ｉ_ＭＰ１＝Ｋ^＊Ｉ_ＭＰ０）を出力することができる。パラメータＫは、Ｗ_１／Ｌ_１及びＷ_０／Ｌ_０によって定義され得る。このようなものとして、式（４）によれば、以下の式

が得られ得る。従って、Ｋ^＊Ｒ_３１４／Ｒ_３３４＝１のとき、補償電流Ｉ_ＭＰ１は、また、一実施形態においては、基準電流源３４０のパラメータを調節することによって、Ｉ_{３２２＿１}に等しくあることもできる。 In one embodiment, the current source 340 is a reference current source that includes a MOSFET 342 having a width / length ratio W ₁ / L ₁ and a MOSFET 344 having a width / length ratio W ₀ / L _0. it can. Reference current source 340 ^can output a K _* equal compensation current to _{_{_{^{I MP0 I MP1 (I MP1 =}}}} K * I MP0). Parameter K _can be defined by the W 1 / _{L 1} and _W ₀ / _L 0. As such, according to equation (4), the following equation:

Can be obtained. Thus, when K ^* R ₃₁₄ / R ₃₃₄ = 1, the compensation current I _MP1 can also be equal to I _{322_1} in one embodiment by adjusting the parameters of the reference current source 340.

図４は、本発明の一実施形態による、変換システム３００’によって行われる動作の例示的なフローチャート４００を示す。図４は、図３Ａ及び図３Ｂと組み合わせて説明される。 FIG. 4 shows an exemplary flowchart 400 of operations performed by the conversion system 300 'according to one embodiment of the invention. FIG. 4 is described in combination with FIG. 3A and FIG. 3B.

ブロック４０２において、複数のセル３０２＿１−３０２＿４の複数のセル電圧（Ｖ_{３０２＿１}、Ｖ_{３０２＿２}、Ｖ_{３０２＿３}、及びＶ_{３０２＿４}）を示す複数のサンプリング信号３２２＿１−３２２＿４がそれぞれ発生され得る。一実施形態においては、各サンプリング信号３２２＿１−３２２＿４は、同じ基準レベルＶｒｅｆに関している。例えば、基準レベルＶｒｅｆは、接地であることができる。 In block 402, a plurality of sampling signals 322_1-322_4 indicating a plurality of cell voltages (V _{302_1} , V _{302_2} , V _{302_3} , and V _{302_4} ) of the plurality of cells 302_1-302_4 may be generated, respectively. In one embodiment, each sampling signal 322_1-322_4 is relative to the same reference level Vref. For example, the reference level Vref can be ground.

一層詳細には、サンプリング信号３２２＿１−３２２＿４は、セル３０２＿１−３０２＿４にそれぞれ並列に結合された複数の変換器３２０＿１−３２０＿４によって発生され得る。一実施形態においては、各サンプリング信号３２２＿１−３２２＿４は、複数のセル電圧（Ｖ_{３０２＿１}、Ｖ_{３０２＿２}、Ｖ_{３０２＿３}、及びＶ_{３０２＿４}）の対応のセル電圧に比例するサンプリング電圧（例えば、Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、またはＶ_４）を含む。各サンプリング電圧（例えば、Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、またはＶ_４）は、基準レベルＶｒｅｆにも関している少なくとも１つの基準電圧と比較され得る。 More specifically, the sampling signals 322_1-322_4 may be generated by a plurality of converters 320_1-320_4 that are respectively coupled in parallel to the cells 302_1-302_4. In one embodiment, each sampling signal 322_1-322_4 is a sampling voltage (eg, V ₁ , V ₂ ) that is proportional to the corresponding cell voltage of the plurality of cell voltages (V _{302_1} , V _{302_2} , V _{302_3} , and V _{302_4} ). , V ₃ , or V ₄ ). Each sampling voltage (eg, V ₁ , V ₂ , V ₃ , or V ₄ ) can be compared to at least one reference voltage that is also related to the reference level Vref.

ブロック４０４においては、複数のセル３０２＿１−３０２＿４の少なくとも１つのセル（例えば、上部のセル３０２＿４）を通して流れる補償電流Ｉ_ＭＰ１は、少なくとも１つのサンプリング信号に従って発生され得る。例えば、基準電流Ｉ_ＭＰ０は、サンプリング信号３２２＿１に従って発生され得、そして補償電流Ｉ_ＭＰ１は、一実施形態においては、基準電流Ｉ_ＭＰ０に従って複数のセル３０２＿１−３０２＿４に結合される電流源３４０によって発生され得る。 In block 404, at least one cell of the plurality of cells 302_1-302_4 (e.g., top of the cell 302_4) compensation current _{I MP1} that flows through may be generated according to at least one sampling signal. For example, the reference current _{I MP 0} may be generated according to the sampling signal 322_1 and the compensation current _{I MP1,} in one embodiment is generated by a current source 340 coupled to a plurality of cells 302_1-302_4 according to the reference current _{I MP 0} obtain.

一実施形態においては、複数の変換器３２０＿１−３２０＿４の１つの変換器は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４の上部のセルに並列に結合された演算増幅器を含み得、そして演算増幅器の動作電流は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４の下部のセルの正の端子に流れることができる。上述の動作電流は、上述の下部のセルのセル電圧に比例することができる。さらに、上述の補償電流Ｉ_ＭＰ１は、補償回路３３０によって受信されるサンプリング信号（例えば、サンプリング信号３２２＿１）に比例することができる。それ故、ブロック４０６において説明するように、複数のセルを通してそれぞれ流れる複数の電流は、一実施形態においては、補償電流Ｉ_ＭＰ１によってバランスされることができる。 In one embodiment, one converter of the plurality of converters 320_1-320_4 may include an operational amplifier coupled in parallel to the upper cell of the plurality of cells 302_1-302_4, and the operational current of the operational amplifier is: It can flow to the positive terminal of the cell below the plurality of cells 302_1-302_4. The operating current described above can be proportional to the cell voltage of the lower cell described above. Moreover, the compensation current _{I MP1} described above, sampling signals received by the compensation circuit 330 (e.g., sampling signal 322_1) may be proportional to. Therefore, as described in block 406, the multiple currents that respectively flow through the multiple cells can be balanced by a compensation current _IMP1 in one embodiment.

図５は、本発明の一実施形態によるバッテリ管理システム５００の例示的なブロック図を示す。図３Ａ及び図３Ｂにおけるのと同じラベルが付された要素は、同様の機能を有し、ここでは繰返し説明しないであろう。 FIG. 5 shows an exemplary block diagram of a battery management system 500 according to one embodiment of the invention. Elements labeled the same as in FIGS. 3A and 3B have similar functions and will not be described again here.

図５に示されるように、バッテリ管理システム５００は、変換回路３２０、補償回路３３０及びプロセッサ５０８を含む。一実施形態においては、プロセッサ５０８は、複数のサンプリング信号３２２＿１−３２２＿４を受信し、そしてセル３０２＿１−３０２＿４を制御するためにサンプリング信号３２２＿１−３２２＿４に従って制御信号（例えば、５１８、５２２、５２４、等）を発生することができる。電源５０２（例えば、アダプタ）は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４を充電するために、及び／または、負荷５０４（例えば、システム負荷）を付勢するために用いられ得る。負荷５０４は、また、セル３０２＿１−３０２＿４によっても付勢され得る。 As shown in FIG. 5, the battery management system 500 includes a conversion circuit 320, a compensation circuit 330, and a processor 508. In one embodiment, the processor 508 receives a plurality of sampling signals 322_1-322_4 and controls signals (eg, 518, 522, 524, etc.) according to the sampling signals 322_1-322_4 to control the cells 302_1-302_4. Can be generated. A power source 502 (eg, an adapter) can be used to charge a plurality of cells 302_1-302_4 and / or to energize a load 504 (eg, a system load). The load 504 can also be energized by the cells 302_1-302_4.

一実施形態においては、もし電源５０２（例えば、アダプタ）が利用可能であるならば、電源５０２は、複数のセル３０２＿１−３０２＿４を充電するために、及び／または、システム負荷５０４を付勢するために用いられ得る。電源５０２が複数のセル３０２＿１−３０２＿４を充電しているとき、プロセッサ５０８は、サンプリング信号３２２＿１−３２２＿４を受信することによって、セル３０２＿１−３０２＿４の状況を監視することができる。もし、望ましくない状態（例えば、バッテリの過充電状態）が監視されたならば、プロセッサ５０８は、バッテリ保護の目的で充電スイッチ５１２をターン・オフするよう制御信号５２２を発生することができる。 In one embodiment, if a power source 502 (eg, an adapter) is available, the power source 502 charges the plurality of cells 302_1-302_4 and / or energizes the system load 504. Can be used. When the power supply 502 is charging the plurality of cells 302_1-302_4, the processor 508 can monitor the status of the cells 302_1-302_4 by receiving the sampling signals 322_1-322_4. If an undesirable condition (eg, a battery overcharge condition) is monitored, the processor 508 can generate a control signal 522 to turn off the charge switch 512 for battery protection purposes.

もう１つの実施形態においては、もし電源５０２が利用可能でないならば、システム負荷５０４は、セル３０２＿１−３０２＿４によって付勢され得る。一実施形態においては、複数のセル３０２＿１−３０２＿４がシステム負荷５０４を付勢するために用いられるとき、プロセッサ５０８は、サンプリング信号３２２＿１−３２２＿４を受信することによって複数のセル３０２＿１−３０２＿４の状況を監視することができる。もし、望ましくない状態（例えば、バッテリの過充電状態）が監視されたならば、プロセッサ５０８は、バッテリ保護の目的で充電スイッチ５１４をターン・オフするよう制御信号５２４を発生することができる。 In another embodiment, system load 504 can be powered by cells 302_1-302_4 if power source 502 is not available. In one embodiment, when multiple cells 302_1-302_4 are used to power system load 504, processor 508 monitors the status of multiple cells 302_1-302_4 by receiving sampling signals 322_1-322_4. can do. If an undesirable condition (eg, a battery overcharge condition) is monitored, the processor 508 can generate a control signal 524 to turn off the charge switch 514 for battery protection purposes.

さらに、もし、セル３０２＿１−３０２＿４の中にセル電圧のアンバランスの状態がプロセッサ５０８によって監視されるならば、プロセッサ５０８は、一実施形態においては、セル３０２＿１−３０２＿４のセル電圧のバランスを制御するために制御信号５１８を発生することができる。一実施形態においては、もし、すべてのセル３０２＿１−３０２＿４が充分に充電されたならば、制御信号５１８は、また、バッテリ充電を終了させるために用いられることもできる。 Further, if the state of cell voltage imbalance in cells 302_1-302_4 is monitored by processor 508, processor 508 controls the cell voltage balance of cells 302_1-302_4 in one embodiment. Therefore, a control signal 518 can be generated. In one embodiment, if all the cells 302_1-302_4 are fully charged, the control signal 518 can also be used to terminate battery charging.

従って、本発明は、複数のセルの複数のセル電圧を複数のサンプリング信号に同時に変換することができる変換システムを提供する。長所的には、セルを通してそれぞれ流れる電流は、互いにバランスされることができる。一実施形態においては、変換システムは、多くの応用において、例えば、バッテリ管理システム、セル電圧サンプリング／モニタリング・システム、バッテリ充電／放電システム、及びバッテリ保護システム、において用いられることができる。 Accordingly, the present invention provides a conversion system capable of simultaneously converting a plurality of cell voltages of a plurality of cells into a plurality of sampling signals. Advantageously, the currents flowing through the cells can be balanced with each other. In one embodiment, the conversion system can be used in many applications, for example, in battery management systems, cell voltage sampling / monitoring systems, battery charging / discharging systems, and battery protection systems.

上述の説明及び図面は、本発明の実施形態を表しているけれども、それにおいて、種々の追加、変更及び置き換えが、添付図面に限定された本発明の原理の精神及び範囲から逸脱することなく行われ得る。当業者は、本発明の原理から逸脱することなく、本発明が、形態、構造、配列、比例、材料、素子、及び構成要素の多くの変更と共に用いられ得、そうでなければ、特定の環境及び動作要件に特に適合された本発明の履行において用いられ得るということを理解するであろう。現在開示した実施形態は、従って、あらゆる観点において、説明のためのものとして考慮されるべきであり、制限するためのものとしては考慮されるべきではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲並びにそれらの合法的等価物によって示されるものであり、前述の説明に制限されるものではない。 Although the foregoing description and drawings represent embodiments of the present invention, various additions, modifications and substitutions may be made therein without departing from the spirit and scope of the principles of the present invention limited to the attached drawings. Can be broken. Those skilled in the art will recognize that the invention can be used with many variations in form, structure, arrangement, proportion, material, element, and component without departing from the principles of the invention, or in a particular environment. And will be understood to be used in the implementation of the present invention specifically adapted to operating requirements. The presently disclosed embodiments are, therefore, to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is defined by the following claims As well as their legal equivalents, and is not limited to the foregoing description.

従来技術による電圧対電圧変換回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the voltage to voltage converter circuit by a prior art. 従来技術による電圧対電流変換回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the voltage-to-current conversion circuit by a prior art. 本発明の一実施形態による変換システムを示す例示的なブロック図である。1 is an exemplary block diagram illustrating a conversion system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による変換システムを示す例示的な詳細回路図である。FIG. 2 is an exemplary detailed circuit diagram illustrating a conversion system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による、変換システムによって行われる動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating operations performed by the conversion system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるバッテリ管理システムを示す例示的なブロック図である。1 is an exemplary block diagram illustrating a battery management system according to an embodiment of the present invention.

Explanation of symbols

３００変換システム
３０２＿１−３０２＿４複数のセル
３０４＿２、３０４＿３、３０４＿４演算増幅器
３０６＿２、３０６＿３、３０６＿４スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）
３０８＿１−３０８＿４抵抗
３１４抵抗
３２０変換回路
３２０＿１−３２０＿４複数の変換器
３３０補償回路 300 Conversion System 302_1-302_4 Multiple Cells 304_2, 304_3, 304_4 Operational Amplifiers 306_2, 306_3, 306_4 Switch (MOSFET)
308_1-308_4 resistor 314 resistor 320 converter circuit 320_1-320_4 multiple converters 330 compensation circuit

Claims

A conversion circuit coupled to a plurality of cells to generate a plurality of sampling signals each indicative of a plurality of cell voltages of the plurality of cells, wherein each sampling signal level of the plurality of sampling signals is related to the same reference level; The conversion circuit;
A compensation circuit coupled to the conversion circuit to generate a compensation current flowing through at least one cell of the plurality of cells via the conversion circuit to balance a plurality of currents respectively flowing through the plurality of cells;
With conversion system.

The conversion system according to claim 1, wherein the compensation current flows through at least an upper cell of the plurality of cells via the conversion circuit.

The compensation circuit includes:
A converter coupled to the conversion circuit for receiving at least one sampling signal of the plurality of sampling signals and for generating a reference current according to the at least one sampling signal;
A current source coupled to the converter for receiving the reference current and for generating the compensation current according to the reference current;
The conversion system according to claim 1, comprising:

The conversion system according to claim 3, wherein the compensation current is proportional to the at least one sampling signal.

The converter circuit includes a plurality of converters coupled in parallel to the plurality of cells, and each converter of the plurality of converters generates a sampling signal corresponding to the plurality of sampling signals. Conversion system as described in.

One converter of the plurality of converters includes an operational amplifier coupled in parallel to an upper cell of the plurality of cells, the operating current of the operational amplifier being positive in a cell below the plurality of cells. The conversion system according to claim 5, which flows to a terminal.

The conversion system according to claim 6, wherein the operating current is proportional to a cell voltage of the lower cell.

The conversion system according to claim 1, wherein each sampling signal of the plurality of sampling signals includes a sampling voltage proportional to a corresponding cell voltage of the plurality of cell voltages.

9. The conversion system of claim 8, wherein the sampling voltage is compared to a reference voltage that is relative to the same reference level.

The conversion system of claim 1, wherein the same reference level is ground.

A method for sampling a plurality of cell voltages of a plurality of cells, comprising:
Generating a plurality of sampling signals each representing the plurality of cell voltages, wherein the level of each sampling signal of the plurality of sampling signals is related to the same reference level; and
Generating a compensation current flowing through at least one cell of the plurality of cells according to at least one sampling signal of the plurality of sampling signals;
Balancing a plurality of currents respectively flowing through the plurality of cells by the compensation current;
Including methods.

Generating a reference current according to the at least one sampling signal;
Generating the compensation current by a current source coupled to the plurality of cells according to the reference current;
The method of claim 11, further comprising:

The method of claim 11, wherein the compensation current is proportional to the at least one sampling signal.

The method of claim 11, further comprising generating the plurality of sampling signals by a plurality of transducers respectively coupled in parallel to the plurality of cells.

One converter of the plurality of converters includes an operational amplifier coupled in parallel to an upper cell of the plurality of cells, the operating current of the operational amplifier being positive in a cell below the plurality of cells. 15. A method according to claim 14, wherein the method flows to a terminal.

The method of claim 15, wherein the operating current is proportional to a cell voltage of the lower cell.

The method of claim 11, wherein each sampling signal of the plurality of sampling signals includes a sampling voltage that is proportional to a corresponding cell voltage of the plurality of cell voltages.

The method of claim 17, further comprising comparing the sampling voltage to a reference voltage that is relative to the same reference level.

The method of claim 11, wherein the same reference level is ground.

A battery management system,
A conversion circuit coupled to a plurality of cells to generate a plurality of sampling signals each indicative of a plurality of cell voltages of the plurality of cells, wherein each sampling signal level of the plurality of sampling signals is related to the same reference level; The conversion circuit;
A compensation circuit coupled to the conversion circuit to generate a compensation current flowing through at least one cell of the plurality of cells via the conversion circuit to balance a plurality of currents respectively flowing through the plurality of cells;
A processor for receiving the plurality of sampling signals and for generating a control signal according to the plurality of sampling signals to control the plurality of cells;
Battery management system with

21. The battery management system according to claim 20, wherein the compensation current flows through at least an upper cell of the plurality of cells via the conversion circuit.

The compensation circuit includes:
A converter coupled to the conversion circuit for receiving at least one sampling signal of the plurality of sampling signals and for generating a reference current according to the at least one sampling signal;
A current source coupled to the converter for receiving the reference current and for generating the compensation current according to the reference current;
The battery management system according to claim 20.

21. The conversion circuit includes a plurality of converters coupled in parallel to the plurality of cells, respectively, and each converter of the plurality of converters generates a sampling signal corresponding to the plurality of sampling signals. The battery management system described in.

One converter of the plurality of converters includes an operational amplifier coupled in parallel to an upper cell of the plurality of cells, the operating current of the operational amplifier being positive in a cell below the plurality of cells. 24. The battery management system according to claim 23, which flows to a terminal.

The battery management system according to claim 24, wherein the operating current is proportional to a cell voltage of the lower cell.

21. The battery management system according to claim 20, wherein each sampling signal of the plurality of sampling signals includes a sampling voltage proportional to a corresponding cell voltage of the plurality of cell voltages.

27. The battery management system of claim 26, wherein the sampling voltage is compared to a reference voltage that is relative to the same reference level.